线束工程师为你讲解汽车线束布置设计如何实现轻量化与降本

散漫说, 如今,汽车行业正处于电子化与智能化飞速发展的阶段,自动驾驶辅助系统,智能互联的信息娱乐大屏,越来越多的精细化的传感器,让汽车变得愈发 “聪明”,却这也给汽车线束系统带来了巨大的压力。本文主要介绍下 线束布置设计如何实现轻量化与降本, 以下为正文。

线束的布局变得愈发复杂,在车内有限的空间里,密密麻麻的线束如同交错的蛛网,不仅占据了大量空间,还增加了布线难度,使得工程师们在设计时面临诸多挑战。如何在这有限的 “方寸之地”,合理规划线束的走向,让它们既能高效传输信号和电能,又不相互干扰,同时还要兼顾重量和成本,成为了摆在汽车工程师面前的一道难题。

1,轻量化与降本的意义

轻量化和降本对于汽车线束布置设计而言,有着不可忽视的协同价值。
从轻量化的角度来看 ,它对整车能耗和续航里程有着直接且关键的影响。
研究数据表明,每减重 1kg,新能源汽车的续航里程就能提升约 0.5 - 1km。这意味着,通过减轻线束重量,新能源汽车可以在不增加电池容量的情况下,实现续航里程的有效提升。
降低成本 ,是提升车企利润空间和产品竞争力的关键因素。在市场竞争中,成本优势往往能转化为价格优势,使产品更具吸引力。
轻量化和降本并非孤立存在,而是相互促进、相辅相成的。通过合理的设计优化、材料创新以及工艺改进等措施,能够实现二者的协同发展,这也正是汽车线束技术发展的核心方向。

2,线束布置设计的轻量化与降本策略

2.1 路径优化

1) 电气回路尽可能缩短
借助先进的三维仿真技术,如 CATIA、UG NX 等三维建模软件,结合 A/B/C 柱、底盘、顶棚等整车空间结构,规划出最合理的线束走向,确保路径最短化。
蓄电池、DCDC/发电机、机舱保险丝盒尽量在同一侧,并彼此靠近,可以极大的缩短电源线的长度
图:大众高尔夫机舱布置图
电气线束回路一定要尽可能缩短,回路短了不光可以减重,更可以降本,而且短的回路还可以降低线路段消耗电量损耗。
图:回路优化前的走向
图:回路优化后的走向
对于大的线径来说,缩短回路带来的改善很大,如蓄电池正极电缆。
2) 尽可能的减少线束分段
尽可能的减少线束分段。在实际线束三维设计中,增加线束分段,就必须要增加线束间的对接接插件,而增加对接插件,势必增加线束的重量和成本。同时也会增加线路上的压降,不利于电气性能的稳定。
3) 模块化线束设计
采用模块化分段设计也是优化路径的重要手段。以特斯拉 Model 3 为例,通过模块化设计,其线束总长从传统车的 5km 降至 1.5km,这一巨大的变化不仅体现了模块化分段设计在轻量化方面的显著优势,也为汽车生产带来了更高的效率和更低的成本。

2.2 结构优化

1)连接器整合与防错设计
连接器规格的统一和设计的优化至关重要。特斯拉在这方面做出了很好的示范,它将原本 200 + 种连接器简化为 6 种标准接口,这些标准接口能够覆盖 90% 的需求。这样一来,不仅减少了连接器的种类,降低了模具成本和库存成本,还使得生产和装配过程更加高效。
同时,将连接器布置在易于装配的位置,并预留操作空间,方便工人进行装配操作。避免垂直安装连接器,防止因积水导致的短路等风险,提升线束系统的可靠性。
2)固定点优化
合理设置固定点对于线束的稳定性和安全性至关重要。
线束固定件,如卡扣、扎带、橡胶件能借用就借用,尽量去避免新增物料的产生。
与此同时,尽可能减少扎带/卡扣的种类,在同一个线束上,避免出现一会7mm的圆孔扎带,一会又是7x12的腰型孔的扎带,这些非常不利于线束的生成加工。
避免使用不必要的线束固定点,有些区域线束固定点的区域可以做到300,这时候做150没有任何意义,增加了线束重量和成本不说,对装配车间来说,也是一种浪费。
根据线束的重量与走向,在固定方式上,采用轻量化扎带、卡扣替代传统金属支架以减轻了线束的整体重量。
3)防护方案优化
在防护材料选择上,对于非关键区域,使用薄型 PVC 胶带,厚度减少 20%,既能满足基本的防护需求,又能降低重量;
图:宝马3系地板线束包扎方案(花缠)
而在高温区,则采用硅橡胶套管,其耐温≥200℃,能够有效保护线束免受高温影响。通过这样的优化,在满足 IP67 防护等级的前提下,包裹材料重量降低了 15%-20%,实现了防护与轻量化的平衡。
汽车线束的轻量化与降本设计是一项系统工程,随着新能源汽车与智能驾驶的快速发展,线束技术正迎来 “减重不减质、降本不降安全” 的关键变革期。对于车企与供应商而言,唯有通过跨学科协同、数据驱动设计与持续技术迭代,才能在这场效率与成本的双重竞赛中占得先机。
文章源自线束工程师之家-https://suncve.com/a-wiring-harness-engineer-explains-how-automotive-wiring-harness-layout-design-can-achieve-lightweight-and-cost-reduction/文章源自线束工程师之家-https://suncve.com/a-wiring-harness-engineer-explains-how-automotive-wiring-harness-layout-design-can-achieve-lightweight-and-cost-reduction/
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